芻議高速鐵路無砟軌道混凝土裂紋防治

王楊興

中鐵隧道股份有限公司 河南 鄭州 450000

目前,我國高速鐵路建設取得了飛躍式的發展,每年都會新增1000km 的高速鐵路至我國高鐵網絡,至今已經成為全球高速鐵路系統技術最全、集成能力最強、運營里程最長、運行速度最高、在建規模最大的國家。然而,在享受舉世矚目的高鐵建筑時,卻發現高速鐵路無砟軌道的基礎混凝土出現多處裂縫,需要采取有效的措施進行維修治理,才能保證高鐵運輸的安全。

一、無砟軌道混凝土裂紋的傷損情況

1、無砟軌道的概論。無砟軌道是指采用混凝土、瀝青混合料等整體基礎取代散粒碎石道床的軌道結構,又稱作無碴軌道,是當今世界先進的軌道技術。無砟軌道技術,是一種澆筑道床混凝土一次成型的軌道技術。因此,高鐵無砟軌道采用的混凝土性能要求很高,其原料的配比和澆筑要嚴格按照高鐵運行的標準而進行施工。

2、混凝土裂紋類別。據實際調研結果看,我國高鐵無砟軌道混凝土裂紋主要分為兩類：一是道床板、底座板等部位的裂紋傷損；二是軌道板兩側、軌道板與底座板接縫的裂紋傷損。

雙塊式無砟軌道道床裂紋主要發生在雙塊式軌枕、道床板、支承層和底座的位置,寬度主要集中在0-0.3mm,少量寬度達到0.3-0.5mm；道岔區軌枕埋入式無砟軌道道床裂紋主要體現在岔枕、道床板、底座、支承層和底座伸縮縫等位置,主要以0-0.3mm 為主,底座伸縮縫的裂紋強度大,最小等級寬度也超過了1mm,形式較為嚴峻。

二、無砟軌道混凝土裂紋的修補

1、裂紋表面修補。對程度淺、停留在混凝土表面的裂紋,主要采用封閉處理的方法。表面封閉法首先要對裂紋的狀況定型,根據實際測量的深度和寬度進行等級定型；再對混凝土基層進行打磨清理,清除混凝土表層的污染物,為修補做清潔準備；按照施工要求選取適當的底料涂上,而后涂上聚脲養護；確保這些過程都沒有問題就可以竣工了。

根據表面封閉法工序可以看出,表面封閉法的效果很大部分取決于選用的材料性質。高速鐵路的軌道板、底座等部位是承重系統,除了要承受該受的重量是,在高鐵運輸過程中鐵路產生的軌道震動也是很大的負重沖擊,因此,其修補的材料需要具備很高的柔韌度和強度。聚脲作為一種彈性,具有極高的抗張抗沖擊強度、柔韌性、耐磨性、防濕滑、耐老化、防腐蝕,另外聚脲能保持良好的熱穩定性,可在120℃下長期使用,可承受350℃的短時熱沖擊。雙組分聚脲[2]作為底料,對環境造成的污染小,采用底涂施工工藝進行連續涂料,涂層能夠保持連續、致密,經過后期的多次勘察也沒有發現開裂、起殼的問題,而顏色又能與軌道混凝土顏色一致,能夠保持美觀與實用的統一。雖然雙組分聚脲的底涂工藝較于JS 防水涂料和環氧膠泥涂料施工工藝難度大,然而其對裂紋表面傷損有長久的作用,故被大量采用。

2.裂紋深層修復。對于只停留在表面的裂紋,可以采用雙組分聚脲防水材料進行表面封閉法施工,從而能夠有效地修補裂紋,充分將混凝土表面封閉起來。而對于深度達到0.3mm-0.5mm 的裂紋,表現封閉法不能完全修復其紋理,還需要深入灌漿進行封閉處理。對于無砟軌道混凝土裂紋的深層修復,主要采用無損貼嘴灌漿工藝為主。

(1)首先,根據無砟軌道混凝土實際的裂紋情況,以適當的方式對其表面進行有效的處理,在混凝土裂紋表面的兩側部分的八厘米范圍用角磨機對混凝土表面進行打磨,從而可以將松動的漿皮和不平整的地方給去除掉,然后把混凝土表面的一些反堿、油脂、浮土、灰漿等污染去除,從而保持混凝土表面的整潔。保持混凝土表面的干燥,控制混凝土結構內外的溫差,從而防止裂紋的進一步開裂。施工團隊可以用沾濕的棉布覆蓋在清潔后的混凝土表面。混凝土的污染速度很快,所以要在清理保濕完成之后馬上進入下一個工作流程。

(2)沿著裂紋每隔上5-8厘米左右貼一個灌漿嘴,裂縫開叉處增加貼嘴,然后將貼嘴和裂紋的縫隙相接,可以便于環氧膠泥封閉裂縫的工序,在此過程中通過膠帶對裂縫做到遮擋的作用。

(3)無損貼嘴灌漿工藝主要以低壓0.2MPa對裂紋深處關注改性低粘度高的滲透環氧,讓低粘度高強環氧灌漿材料充分地充填到裂縫中,從而與混凝土粘結,封閉混凝土的裂縫,保護混凝土的封閉性和密度性。改性低粘度高滲透環氧材料粘度小、表面張力小,灌注裂縫時的靈活性強,適用于0.2mm 左右的縫隙,又因其能與混凝土粘結且保持高強度的抗拉性,因此,低粘度高強環氧灌漿材料可以有效地填充混凝土裂縫,又能夠起到加固聯結的作用。所以,要按照質量的五比一的概率進行配比,從而保證其發揮最大的效用。

(4)在材料修補灌注之后,要在混凝土裂紋表面進行打磨,使混凝土表面平整,最后根據表面封閉法對表面進行封閉修補。

四、無砟軌道混凝土裂紋的預防

裂紋產生的原因比較復雜,結構基礎不均勻沉陷、凍脹、干縮、溫度及施工不當的主觀因素可以造成裂紋的產生。裂紋當前雖然不會造成什么嚴重危害,但長此以往發展,裂紋不僅僅只會影響美觀,而且會影響列車行車的安全。所以不僅在修補修復方面要有實際行動,在預防措施方面也要加強行動和管理。

必須建立高素質的工作團隊,熟練了解混凝土的裂紋原因,將預防措施落實到每一步,做到高質量完成施工；混凝土裂縫很大程度上也取決于混凝土本身的質量,因此,在選擇原料和配比混凝土時要有統一的標準；最后,在竣工之后,也要保持定期對混凝土的養護。

五、結語

綜上所述,雖然如今我國高速鐵路建設在繁榮發展,但其中基礎工程存在的問題還是得到重視,進而對裂紋問題進行妥善的修繕和預防。